Donor-acceptor type bulk nano-heterojunction solar cell designs based on electronically coupled lead selenide nanorods and lead selenide quantum dots
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Kimya Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: İREM KOLAY
Danışman: Demet Asil Alptekin
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Fotoakımı iyileştirmedeki yüksek potansiyeli nedeniyle çoklu eksiton oluşturma işlemi (MEG), güneş enerjisi araştırmalarında büyük ilgi görmektedir. Bu bağlamda, yüksek MEG verimine sahip PbSe nano-çubukları (NÇ) umut vadeden adaylardan biri olarak değerlendirilmektedir. Ancak, PbSe NÇ temelli, düşük performans gösteren sınırlı sayıda güneş pili çalışmasının rapor edilmesi, PbSe NÇlerinin fotovoltaik teknolojilerinde kullanımlarını sınırlandırmaktadır. Bu tezde, kovalent bağlı PbSe KNler ve PbSe NÇlerin ışık soğurucu katman olarak kullanıldığı nano-heteroeklem güneş hücreleri optimize edilmiş ve literatürde ilk kez, hücre katmanlarının ve hücre üretim parametrelerinin tasarımdaki rolleri araştırılmıştır. Düşük parçacık-boyut dağılımına sahip, yüksek kalitede KN ve NÇler sıcak enjeksiyon yöntemi ile sentezlenmiş ve Uv-Vis Spektrofotometre, TEM ve UPS teknikleri ile karakterize edilmiştir. Ters mimariye sahip güneş hücreleri üretilmiş, I-V ve EQE teknikleri ile karakterize edilmiştir. Güneş hücrelerinin performansları, aktif katman, elektron taşıma ve delik taşıma katmanlarının optimize edilmesiyle artırılmıştır. Aktif ve elektron taşıma katmanlarının kalınlık optimizasyonları ve ısıl işlem uygulamalarının hücre verimini artırmada ve MEG beklenen dalga boylarında EQE/IQE değerlerini artırmada kilit role sahip oldukları tespit edilmiştir. Ek olarak, HTL tipinin hücre performansı üzerinde etkisi olduğu anlaşılmıştır. Bu bağlamda, HTL olarak 1.4 eV bant aralığına sahip PbSe KNler, 1.3 eV bant aralığına sahip PbS KNler ve TIPS-Pentacene molekülü kullanılmıştır. 1.4 eV bant aralığına sahip PbSe KNlerin HTL olarak kullanıldığı hücrelerin yüksek performansa sahip oldukları görülmüştür. Ek olarak, heteroeklem tabakayı oluşturan NÇ ve KNleri bir arada tutan ligand yapısının, hücre performansını önemli ölçüde etkilediği tespit edilmiştir. Gerçekleştirilen çalışmalar sonunda NÇ-KN temelli nano-heteroeklem güneş hücreleri bilinen en yüksek verime ulaşmıştır;>%100 EQE/IQE ve %4,09 PCE.